Задание № 16 · ОГЭ

Законы фотоэффекта

Экспериментальные зависимости фототока от частоты и интенсивности света
3 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Законы фотоэффекта — это экспериментально установленные закономерности, описывающие, как фототок зависит от частоты и интенсивности падающего света. Они подтверждают квантовую природу света и являются частью явления фотоэффекта.

Законы фотоэффектаТермин связан с греческим phōs — «свет» и латинским effectus — «действие».
Законы фотоэффекта — три экспериментальные закономерности внешнего фотоэффекта: фототок возникает только при частоте света не ниже пороговой; максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов зависит от частоты, но не от интенсивности света; число выбитых электронов и сила фототока при насыщении пропорциональны интенсивности света.

Основные закономерности

  1. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта: минимальная частота \(\nu_0\), при которой фотоэффект ещё возможен. При \(\nu<\nu_0\) электроны не вылетают даже при очень ярком освещении.
  2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов увеличивается с частотой света и не зависит от его интенсивности. Поэтому задерживающее напряжение определяется частотой.
  3. Число фотоэлектронов, вылетающих за единицу времени, а значит и фототок насыщения, пропорционально интенсивности света при неизменной частоте.
\[I_{\text{нас}}\sim \mathcal{I} \quad (\nu=\text{const})\]

Здесь \(I_{\text{нас}}\) — фототок насыщения, а \(\mathcal{I}\) — интенсивность света. Увеличение интенсивности означает увеличение числа фотонов, падающих на поверхность за секунду, поэтому возрастает число выбитых электронов. Энергия каждого фотона при этом не меняется, если частота постоянна.

№
Пример

Если увеличить интенсивность монохроматического света в 2 раза, фототок насыщения также увеличится примерно в 2 раза, но максимальная энергия фотоэлектронов и задерживающее напряжение останутся прежними.

!
Не путайте

Интенсивность влияет главным образом на количество фотоэлектронов, а частота — на энергию каждого фотоэлектрона. Поэтому утверждение «чем ярче свет, тем больше энергия электронов» неверно. Пороговую частоту связывают с красной границей фотоэффекта, а зависимость энергии объясняет уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Проверь себя

Как изменится фототок насыщения, если при той же частоте увеличить интенсивность света в 3 раза?

Главное за минуту

Главное

  • Фотоэффект возможен только при частоте света не ниже пороговой.
  • Максимальная энергия фотоэлектронов определяется частотой, а фототок насыщения — интенсивностью света.
  • Увеличение яркости света не заменяет увеличение его частоты: эти параметры влияют на разные характеристики фотоэффекта.